什么是上拉或下拉電阻？為什么使用上拉或下拉電阻？

上拉和下拉電阻是許多數(shù)字電路的組成部分。了解什么是上拉電阻或下拉電阻很重要？為什么將其用于數(shù)字電路？以及如何選擇這些的價(jià)值？本文將回答這三個(gè)問題，并讓您更好地了解它。

什么是上拉或下拉電阻：

這些是將數(shù)字輸入引腳連接到VCC或接地的常用電阻器。這些電阻的目的是調(diào)出相當(dāng)于地或VCC電壓的輸入引腳。參考上面的電路圖，電阻R1和R2是上拉電阻。這些電阻將輸入引腳的電壓拉高到VCC電平。

現(xiàn)在看上面的電路圖，這里的電阻R1和R2充當(dāng)下拉電阻。這些電阻將輸入引腳的電壓下拉至接近GND電平。

為什么使用上拉或下拉電阻：

簡而言之，上拉或下拉電阻的目的是使數(shù)字引腳的輸入保持在穩(wěn)定狀態(tài) - 上拉電阻為1，下拉電阻為0。為了進(jìn)一步解釋這一點(diǎn)，我們需要了解 Logic

家族以及每個(gè)家族之間的區(qū)別。

邏輯電平：

邏輯電平只不過是決定數(shù)字電路中的輸入或輸出如何解釋為“1”（高狀態(tài)）或“0”（低狀態(tài)）的電壓范圍。數(shù)字系統(tǒng)中存在許多邏輯家族。TTl，CMOS，RTL，DTL是少數(shù)幾個(gè)系列，其中TTL和CMOS非常有名且常用。

上圖顯示了+5VccTTL邏輯系列的邏輯電平圖。正如您在輸出圖和輸入圖中觀察到的那樣，每種邏輯狀態(tài)都有一個(gè)電壓范圍。參考輸入電壓電平，您可以觀察到

柵極讀取邏輯 1 – 輸入電壓范圍必須在 2v 至 5v 之間

柵極讀取邏輯 0 – 輸入電壓范圍必須在 0 至 0.8v 之間

不確定區(qū)域是陷阱，這意味著當(dāng)輸入電壓從0.8到2v之間時(shí)，柵極將無法理解它，并且它將以不希望的方式起作用。輸出可以是 0 或

1，我們無法預(yù)測它們。

最后一種情況對(duì)于設(shè)計(jì)數(shù)字電路來說太糟糕了，因?yàn)樗赡軙?huì)使整個(gè)電路失效，而您的設(shè)計(jì)將毫無用處。

浮動(dòng)狀態(tài)：

現(xiàn)在看一下上面的電路，其中開關(guān)連接到OR門的輸入引腳。當(dāng)開關(guān)未連接時(shí)，引腳被稱為浮動(dòng)狀態(tài)，這意味著其中沒有顯示定義的電壓。在這個(gè)瞬間，來自周圍的電噪聲或電磁波會(huì)在這些引腳中感應(yīng)出一些電壓，因此輸入電壓很有可能落入0.8至2v的不確定區(qū)域，從而推動(dòng)我們的整個(gè)系統(tǒng)失效。在最壞的情況下，噪聲和電磁波會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)的電壓，使整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

為了擺脫上述情況，請(qǐng)?jiān)趦蓚€(gè)輸入引腳上添加一個(gè)電阻，并將它們連接到Vcc。通過這樣做，輸入引腳電壓將被上拉，電壓將幾乎等于Vcc。這使得邏輯門檢測輸入電壓作為邏輯1并采取相應(yīng)的行動(dòng)。

計(jì)算電阻值：

每個(gè)數(shù)字輸入引腳都會(huì)消耗一些電流，并具有一些內(nèi)部阻抗。由于這些原因，這些上拉電阻兩端存在壓降。因此，在選擇電阻值時(shí)，我們應(yīng)該確保

電阻不要太高，因此輸入引腳不會(huì)有足夠的電流工作

太小，以至于多余的電流流過并導(dǎo)致短路。

上拉電阻：

假設(shè)OR門的數(shù)字引腳在+100Vcc時(shí)消耗5uA電流。為了選擇電阻器，我選擇了4v作為上拉電壓，因?yàn)樗鼤?huì)從2v提供一些不錯(cuò)的空間，超出該空間是不確定的區(qū)域。您不能選擇5v，因?yàn)槿缟纤?，電阻器兩端?huì)有一些壓降，因此選擇低于Vcc電平是安全的。

應(yīng)用歐姆定律和這些值，

R = 5 – 4 / 100uA

= 1 / 100uA

= 10科姆

下拉電阻：

對(duì)于上述100uA的消耗電流，我將選擇0.5v的下拉電壓，因?yàn)樗鼜?.8v提供了一個(gè)空間，高于該空間的輸入進(jìn)入不確定區(qū)域。在這里應(yīng)用歐姆定律將得到電阻值

R = 0.5V / 100uA

= 5科姆

注意：

查看數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解數(shù)字芯片的輸入電流和輸入阻抗，并執(zhí)行上述計(jì)算，為您的數(shù)字電路找到完美的上拉或下拉電阻。

切勿嘗試在沒有電阻的情況下嘗試上述設(shè)置，您最終會(huì)短路電源，因?yàn)闆]有電阻器關(guān)閉開關(guān)會(huì)導(dǎo)致電流過大，因?yàn)闆]有阻抗可用。